Domov Bolest zubu Funkce plazmatické membrány. Mechanismy transportu látek plazlemem

Bolest zubu

Funkce plazmatické membrány. Mechanismy transportu látek plazlemem

Vnější strana buňky je pokryta plazmatickou membránou (nebo vnější buněčnou membránou) o tloušťce asi 6-10 nm.

Buněčná membrána je hustý film proteinů a lipidů (hlavně fosfolipidů). Molekuly lipidů jsou uspořádány uspořádaně - kolmo k povrchu, ve dvou vrstvách tak, že jejich části, které intenzivně interagují s vodou (hydrofilní), směřují ven a jejich části inertní vůči vodě (hydrofobní) směřují dovnitř.

Molekuly proteinu jsou umístěny v nesouvislé vrstvě na povrchu lipidové struktury na obou stranách. Některé z nich jsou ponořeny do lipidové vrstvy a některé přes ni procházejí a vytvářejí oblasti propustné pro vodu. Tyto proteiny fungují různé funkce- některé z nich jsou enzymy, jiné transportní proteiny podílející se na přenosu určitých látek z životní prostředí do cytoplazmy a v opačném směru.

Základní funkce buněčné membrány

Jednou z hlavních vlastností biologických membrán je selektivní permeabilita (semipermeabilita)- některé látky jimi procházejí obtížně, jiné snadno a dokonce i směrem k vyšším koncentracím.Pro většinu buněk je tedy koncentrace Na iontů uvnitř výrazně nižší než v prostředí. Pro ionty K je typický opačný vztah: jejich koncentrace uvnitř buňky je vyšší než vně. Proto mají ionty Na vždy tendenci pronikat do buňky a ionty K mají vždy tendenci vystupovat. Vyrovnání koncentrací těchto iontů brání přítomnost speciálního systému v membráně, který hraje roli pumpy, která pumpuje Na ionty ven z buňky a současně pumpuje K ionty dovnitř.

Tendence Na iontů pohybovat se zvenčí dovnitř se využívá k transportu cukrů a aminokyselin do buňky. Aktivním odstraňováním Na iontů z buňky se vytvářejí podmínky pro vstup glukózy a aminokyselin do ní.

V mnoha buňkách jsou látky absorbovány také fagocytózou a pinocytózou. Na fagocytóza pružná vnější membrána tvoří malou prohlubeň, do které zachycená částice padá. Toto vybrání se zvětšuje a, obklopená částí vnější membrány, je částice ponořena do cytoplazmy buňky. Fenomén fagocytózy je charakteristický pro améby a některé další prvoky a také leukocyty (fagocyty). Buňky podobným způsobem absorbují tekutiny obsahující látky potřebné pro buňku. Tento jev byl tzv pinocytóza.

Vnější membrány různých buněk se u obou výrazně liší chemické složení jejich proteiny a lipidy a jejich relativní obsah. Právě tyto vlastnosti určují rozmanitost ve fyziologické aktivitě membrán různých buněk a jejich roli v životě buněk a tkání.

Endoplazmatické retikulum buňky je spojeno s vnější membránou. S pomocí vnějších membrán jsou prováděny Různé typy mezibuněčné kontakty, tzn. komunikace mezi jednotlivými buňkami.

Mnoho typů buněk se vyznačuje přítomností velkého množství výběžků, záhybů a mikroklků na jejich povrchu. Přispívají jak k výraznému zvětšení buněčného povrchu a zlepšení metabolismu, tak k pevnějšímu spojení mezi jednotlivými buňkami navzájem.

Rostlinné buňky mají na vnější straně buněčné membrány silné membrány, dobře viditelné pod optickým mikroskopem, sestávající z vlákna (celulózy). Vytvářejí silnou oporu pro rostlinná pletiva (dřevo).

Některé živočišné buňky mají také řadu vnější struktury, umístěný na vrcholu buněčné membrány a mající ochranný charakter. Příkladem může být chitin krycí buňky hmyz

Funkce buněčné membrány (stručně)

Funkce	Popis
Ochranná bariéra	Odděluje vnitřní buněčné organely od vnější prostředí
Regulační	Reguluje metabolismus mezi vnitřním obsahem buňky a vnějším prostředím
Dělení (rozdělení na části)	Rozdělení vnitřního prostoru buňky na samostatné bloky (oddělení)
Energie	- Akumulace a přeměna energie; - světelné reakce fotosyntézy v chloroplastech; - Absorpce a sekrece.
Receptor (informační)	Podílí se na utváření vzrušení a jeho vedení.
Motor	Provádí pohyb buňky nebo jejích jednotlivých částí.

Jaká je struktura plazmatické membrány? Jaké jsou jeho funkce?

Základem strukturní organizace buňky jsou biologické membrány. Plazmatická membrána (plasmalemma) je membrána obklopující cytoplazmu živé buňky. Membrány se skládají z lipidů a proteinů. Lipidy (hlavně fosfolipidy) tvoří dvojitou vrstvu, ve které hydrofobní „ocásky“ molekul směřují dovnitř membrány a hydrofilní k jejím povrchům. Molekuly proteinu se mohou nacházet na vnějším i vnitřním povrchu membrány, mohou být částečně ponořeny do lipidové vrstvy nebo přes ni pronikat. Většina skrytých membránových proteinů jsou enzymy. Jedná se o model fluidní mozaiky struktury plazmatické membrány. Molekuly bílkovin a lipidů jsou pohyblivé, což zajišťuje dynamiku membrány. Složení membrán zahrnuje také sacharidy ve formě glykolipidů a glykoproteinů (glykokalyx), nacházející se na vnější povrch membrány. Soubor bílkovin a sacharidů na povrchu membrány každé buňky je specifický a je jakýmsi indikátorem typu buňky.

Funkce membrány:

Dělení. Spočívá ve vytvoření bariéry mezi vnitřním obsahem buňky a vnějším prostředím.
Zajištění výměny látek mezi cytoplazmou a vnějším prostředím. Voda, ionty, anorganické a organické molekuly vstupují do buňky (transportní funkce). Produkty vzniklé v buňce se uvolňují do vnějšího prostředí (sekreční funkce).
Doprava. Transport přes membránu může probíhat různými způsoby. Pasivní transport probíhá bez energetického výdeje, prostou difúzí, osmózou nebo usnadněnou difúzí pomocí nosných proteinů. Aktivní transport se provádí pomocí nosných proteinů a vyžaduje energii (například sodíkovo-draslíková pumpa).

Velké molekuly biopolymerů vstupují do buňky v důsledku endocytózy. Dělí se na fagocytózu a pinocytózu. Fagocytóza je zachycení a absorpce velkých částic buňkou. Tento jev poprvé popsal I.I. Mečnikov. Nejprve látky přilnou k plazmatické membráně, ke specifickým receptorovým proteinům, poté se membrána ohne a vytvoří prohlubeň.

Vzniká trávicí vakuola. Tráví látky, které vstupují do buňky. U lidí a zvířat jsou leukocyty schopné fagocytózy. Bílé krvinky absorbují bakterie a další částice.

Pinocytóza je proces zachycování a vstřebávání kapiček kapaliny s látkami v ní rozpuštěnými. Látky ulpívají na membránových proteinech (receptorech) a kapka roztoku je obklopena membránou a vytváří vakuolu. Při výdeji energie ATP dochází k pinocytóze a fagocytóze.

Tajemství. Sekrece je uvolňování látek syntetizovaných v buňce buňkou do vnějšího prostředí. Hormony, polysacharidy, proteiny a tukové kapénky jsou obsaženy ve váčcích ohraničených membránou a přibližují se plazmalemě. Membrány se spojí a obsah vezikuly se uvolní do prostředí obklopujícího buňku.
Spojení buněk ve tkáni (díky složeným výrůstkům).
Receptor. Membrány obsahují velké množství receptorů – speciálních proteinů, jejichž úlohou je přenášet signály zvenčí dovnitř buňky.

Základem strukturní organizace buňky jsou biologické membrány. Plazmatická membrána (plasmalemma) je membrána obklopující cytoplazmu živé buňky. Membrány se skládají z lipidů a proteinů. Lipidy (hlavně fosfolipidy) tvoří dvojitou vrstvu, ve které hydrofobní „ocásky“ molekul směřují dovnitř membrány a hydrofilní k jejím povrchům. Molekuly proteinu se mohou nacházet na vnějším i vnitřním povrchu membrány, mohou být částečně ponořeny do lipidové vrstvy nebo přes ni pronikat. Většina skrytých membránových proteinů jsou enzymy. Jedná se o fluidně mozaikový model struktury plazmatické membrány. Molekuly bílkovin a lipidů jsou pohyblivé, což zajišťuje dynamiku membrány. Mezi membrány patří také sacharidy ve formě glykolipidů a glykoproteinů (glykokalyx), umístěných na vnějším povrchu membrány. Soubor bílkovin a sacharidů na povrchu membrány každé buňky je specifický a je jakýmsi indikátorem typu buňky.

Funkce membrány:

Dělení. Spočívá ve vytvoření bariéry mezi vnitřním obsahem buňky a vnějším prostředím.
Zajištění výměny látek mezi cytoplazmou a vnějším prostředím. Voda, ionty, anorganické a organické molekuly vstupují do buňky (transportní funkce). Produkty vzniklé v buňce se uvolňují do vnějšího prostředí (sekreční funkce).
Doprava. Transport přes membránu může probíhat různými způsoby. Pasivní transport probíhá bez energetického výdeje, prostou difúzí, osmózou nebo usnadněnou difúzí pomocí nosných proteinů. Aktivní transport se provádí pomocí nosných proteinů a vyžaduje energii (například sodíkovo-draslíková pumpa). Materiál z webu

Vzniká trávicí vakuola. Látky, které se dostanou do buňky, se v ní tráví. U lidí a zvířat jsou leukocyty schopné fagocytózy. Bílé krvinky absorbují bakterie a další pevné částice.

Pinocytóza je proces zachycování a vstřebávání kapiček kapaliny s látkami v ní rozpuštěnými. Látky přilnou k membránovým proteinům (receptorům) a kapka roztoku je obklopena membránou, čímž se vytvoří vakuola. Při výdeji energie ATP dochází k pinocytóze a fagocytóze.

Tajemství. Sekrece je uvolňování látek syntetizovaných v buňce buňkou do vnějšího prostředí. Hormony, polysacharidy, proteiny a tukové kapénky jsou obsaženy ve váčcích ohraničených membránou a přibližují se plazmalemě. Membrány se spojí a obsah vezikuly se uvolní do prostředí obklopujícího buňku.
Spojení buněk ve tkáni (díky složeným výrůstkům).
Receptor. Membrány obsahují velké množství receptorů – speciálních proteinů, jejichž úlohou je přenášet signály zvenčí dovnitř buňky.

Nenašli jste, co jste hledali? Použijte vyhledávání

Na této stránce jsou materiály k těmto tématům:

struktura biologické membrány krátce
struktura a funkce plazmatické membrány
struktura a funkce plazmatické membrány
plazmatická membrána krátce
struktura a funkce plazmatické membrány krátce

Má tloušťku 8-12 nm, takže je nemožné ho zkoumat světelným mikroskopem. Struktura membrány je studována pomocí elektronového mikroskopu.

Plazmatická membrána je tvořena dvěma vrstvami lipidů - bilipidovou vrstvou nebo dvojvrstvou. Každá molekula se skládá z hydrofilní hlavy a hydrofobního ocasu a v biologických membránách jsou lipidy umístěny hlavami ven a ocasy dovnitř.

V bilipidové vrstvě je ponořeno mnoho proteinových molekul. Některé z nich jsou umístěny na povrchu membrány (vnější nebo vnitřní), jiné membránou pronikají.

Funkce plazmatické membrány

Membrána chrání obsah buňky před poškozením, udržuje tvar buňky, selektivně propouští do buňky potřebné látky a odvádí metabolické produkty a také zajišťuje komunikaci mezi buňkami.

Bariérovou, vymezující funkci membrány zajišťuje dvojitá vrstva lipidů. Zabraňuje šíření obsahu buňky, mísení s prostředím nebo mezibuněčnou tekutinou a zabraňuje pronikání nebezpečných látek do buňky.

Řádek základní funkce cytoplazmatická membrána se provádí díky proteinům ponořeným do ní. Pomocí receptorových proteinů dokáže na svém povrchu vnímat různá podráždění. Transportní proteiny tvoří nejjemnější kanály, kterými draslík, vápník a další ionty malého průměru procházejí do a z buňky. Proteiny zajišťují životně důležité procesy v samotném těle.

Velké částice potravy, které nejsou schopny projít tenkými membránovými kanály, vstupují do buňky fagocytózou nebo pinocytózou. Běžné jméno tyto procesy jsou endocytóza.

Jak vzniká endocytóza – průnik velkých částic potravy do buňky?

Částice potravy přichází do kontaktu s vnější membránou buňky a v tomto bodě se tvoří invaginace. Poté se částice obklopená membránou dostane do buňky, vytvoří se trávicí váček a do vzniklého váčku proniknou trávicí enzymy.

Bílé krvinky, které dokážou zachytit a strávit cizí bakterie, se nazývají fagocyty.

V případě pinocytózy nezachycuje invaginace membrány pevné částice, ale kapičky kapaliny s látkami v ní rozpuštěnými. Tento mechanismus je jedním z hlavních způsobů vstupu látek do buňky.

Rostlinné buňky pokryté tvrdou vrstvou buněčné stěny na horní straně membrány nejsou schopny fagocytózy.

Reverzním procesem endocytózy je exocytóza. Syntetizované látky (například hormony) jsou zabaleny do membránových váčků, přiblíží se k membráně, zabudují se do ní a obsah váčku se uvolní z buňky. Buňka se tak může zbavit nepotřebných produktů látkové výměny.

1. Bariéra- zajišťuje regulovaný, selektivní, pasivní a aktivní metabolismus s okolím.

Buněčné membrány mají selektivní propustnost: glukóza, aminokyseliny, mastné kyseliny, glycerol a ionty jimi pomalu difundují, membrány samy tento proces aktivně regulují – některé látky projdou, jiné ne.

2. Doprava- transport látek do a z buňky probíhá přes membránu. Transport přes membrány zajišťuje: dodání živin, odstraňování konečných produktů metabolismu, sekrece různých látek, vytváření iontových gradientů, udržování vhodného pH a koncentrace iontů v buňce, které jsou nezbytné pro fungování buněčných enzymů.

Existují čtyři hlavní mechanismy pro vstup látek do buňky nebo jejich odstranění z buňky ven:

a) Pasivní (difúze, osmóza) (nevyžaduje energii)

Difúze

Distribuce molekul nebo atomů jedné látky mezi molekulami nebo atomy druhé, což vede ke spontánnímu vyrovnání jejich koncentrací v celém obsazeném objemu. V některých situacích má jedna z látek již vyrovnanou koncentraci a hovoří se o difúzi jedné látky do druhé. V tomto případě se látka přenese z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací (podél vektoru koncentračního gradientu (obr. 2.4).

Rýže. 2.4. Schéma difúzního procesu

Osmóza

Proces jednosměrné difúze molekul rozpouštědla přes semipermeabilní membránu směrem k vyšší koncentraci rozpuštěné látky z objemu s nižší koncentrací rozpuštěné látky (obr. 2.5).

Rýže. 2.5. Schéma procesu osmózy

b) Aktivní transport (vyžaduje výdej energie)

Sodno-draslíková pumpa- mechanismus aktivního spřaženého transmembránového transportu sodných iontů (ven z buňky) a draselných iontů (uvnitř buňky), který zajišťuje koncentrační gradient a rozdíl transmembránového potenciálu. Ten slouží jako základ mnoha funkcí buněk a orgánů: sekrece žlázových buněk, svalové kontrakce, vedení nervových vzruchů atd. (obr. 2.6).

Rýže. 2.6. Schéma činnosti draselno-sodného čerpadla

V první fázi enzym Na + /K + -ATPáza připojí tři Na + ionty na vnitřní stranu membrány. Tyto ionty mění konformaci aktivního centra ATPázy. Poté je enzym schopen hydrolyzovat jednu molekulu ATP. Energie uvolněná po hydrolýze je vynaložena na změnu konformace nosiče, díky čemuž se na vnější straně membrány objeví tři ionty Na + a iont PO 4 3− (fosfát). Zde dochází k odštěpení iontů Na + a nahrazení PO 4 3− dvěma ionty K +. Poté se enzym vrátí do své původní konformace a dále se objeví ionty K + uvnitř membrány. Zde se ionty K+ odštěpí a nosič je opět připraven k práci.

Výsledkem je, že v extracelulárním prostředí vzniká vysoká koncentrace iontů Na + a uvnitř buňky vysoká koncentrace K +. Tento koncentrační rozdíl se využívá v buňkách při vedení nervového vzruchu.

c) Endocytóza (fagocytóza, pinocytóza)

Fagocytóza(požírání buňkou) je proces absorpce pevných předmětů buňkou, jako jsou eukaryotické buňky, bakterie, viry, zbytky mrtvých buněk atd. Kolem absorbovaného předmětu se vytvoří velká intracelulární vakuola (fagozom). Velikost fagozomů je od 250 nm a více. Fúzí fagosomu s primárním lysozomem vzniká sekundární lysozom. V kyselém prostředí hydrolytické enzymy rozkládají makromolekuly zachycené v sekundárním lysozomu. Produkty rozkladu (aminokyseliny, monosacharidy a další užitečné látky) jsou pak transportovány přes lysozomální membránu do buněčné cytoplazmy. Fagocytóza je velmi rozšířená. U vysoce organizovaných zvířat a lidí hraje proces fagocytózy ochrannou roli. Fagocytární aktivita leukocytů a makrofágů má skvělá hodnota při ochraně těla před vniknutím látek patogenní mikroby a další nežádoucí částice. Fagocytózu poprvé popsal ruský vědec I. I. Mečnikov (obr. 2.7)

Pinocytóza(pití buňkou) je proces absorpce kapalné fáze buňkou z prostředí obsahujícího rozpustné látky včetně velkých molekul (bílkoviny, polysacharidy atd.). Během pinocytózy se z membrány do buňky uvolňují malé váčky zvané endozomy. Jsou menší než fagozomy (jejich velikost je do 150 nm) a většinou neobsahují velké částice. Po vytvoření endozomu se k němu přiblíží primární lysozom a tyto dva membránové vezikuly se spojí. Výsledná organela se nazývá sekundární lysozom. Proces pinocytózy neustále provádějí všechny eukaryotické buňky. (obr. 7)

Endocytóza zprostředkovaná receptory - aktivní specifický proces, při kterém se buněčná membrána vyboulí do buňky a tvoří ohraničené důlky. Intracelulární strana ohraničené jamky obsahuje sadu adaptivních proteinů. Makromolekuly, které se vážou na specifické receptory na buněčném povrchu, procházejí dovnitř mnohem rychleji než látky vstupující do buněk pinocytózou.

Rýže. 2.7. Endocytóza

d) Exocytóza (negativní fagocytóza a pinocytóza)

Buněčný proces, při kterém intracelulární vezikuly (membránové váčky) splynou s vnější buněčnou membránou. Při exocytóze se uvolňuje obsah sekrečních váčků (exocytózních váčků) a jejich membrána splyne s buněčnou membránou. Téměř všechny makromolekulární sloučeniny (proteiny, peptidové hormony atd.) se tímto způsobem uvolňují z buňky (obr. 2.8)

Rýže. 2.8. Schéma exocytózy

3. Generování a vedení biopotenciálů- pomocí membrány je v buňce udržována konstantní koncentrace iontů: koncentrace iontu K+ uvnitř buňky je mnohem vyšší než venku a koncentrace Na+ je mnohem nižší, což je velmi důležité, protože zajišťuje udržení rozdílu potenciálů na membráně a generování nervového vzruchu.

4. Mechanické- zajišťuje autonomii buňky, jejích intracelulárních struktur, jakož i spojení s ostatními buňkami (ve tkáních).

5. Energie- při fotosyntéze v chloroplastech a buněčném dýchání v mitochondriích fungují v jejich membránách systémy přenosu energie, na kterých se podílejí i bílkoviny;

6. Receptor- některé proteiny umístěné v membráně jsou receptory (molekuly, s jejichž pomocí buňka vnímá určité signály).

7. Enzymatické- membránové proteiny jsou často enzymy. Například plazmatické membrány epitelové buňky střeva obsahují trávicí enzymy.

8. Matice- zajišťuje určitou vzájemnou polohu a orientaci membránových proteinů, jejich optimální interakci;

9. Označení buněk- na membráně jsou antigeny, které fungují jako markery - "štítky", které umožňují identifikaci buňky. Jedná se o glykoproteiny (tj. proteiny s navázanými rozvětvenými oligosacharidovými postranními řetězci), které hrají roli „antén“. Pomocí markerů mohou buňky rozpoznat jiné buňky a jednat ve shodě s nimi, například při tvorbě orgánů a tkání. To také umožňuje imunitní systém rozpoznat cizí antigeny.

Buněčné inkluze

Buněčné inkluze zahrnují sacharidy, tuky a bílkoviny. Všechny tyto látky se hromadí v cytoplazmě buňky ve formě kapiček a zrnek různých velikostí a tvarů. Jsou periodicky syntetizovány v buňce a používány v metabolických procesech.

Cytoplazma

Je součástí živé buňky (protoplastu) bez plazmatické membrány nebo jádra. Složení cytoplazmy zahrnuje: cytoplazmatickou matrici, cytoskelet, organely a inkluze (někdy nejsou inkluze a obsah vakuol považovány za živou látku cytoplazmy). Cytoplazma, oddělená od vnějšího prostředí plazmatickou membránou, je vnitřním polotekutým prostředím buněk. Cytoplazma eukaryotických buněk obsahuje jádro a různé organely. Obsahuje také různé inkluze - produkty buněčné aktivity, vakuoly a také drobné trubičky a vlákna, které tvoří kostru buňky. Ve složení hlavní látky cytoplazmy převažují bílkoviny.

Funkce cytoplazmy

1) probíhají v něm hlavní metabolické procesy.

2) spojuje jádro a všechny organely do jednoho celku, zajišťuje jejich interakci.

3) pohyblivost, dráždivost, metabolismus a rozmnožování.

Pohyblivost se projevuje v různé formy:

Intracelulární pohyb buněčné cytoplazmy.

Améboidní pohyb. Tato forma pohybu se projevuje tvorbou pseudopodií cytoplazmou směrem k určitému podnětu nebo od něj. Tato forma pohybu je vlastní amébám, krevním leukocytům a také některým tkáňovým buňkám.

Mihotavý pohyb. Objevuje se ve formě úderů drobných protoplazmatických výrůstků - řasinek a bičíků (nálevníky, epiteliální buňky mnohobuněčných živočichů, spermie atd.).

Kontrakční pohyb. Je zajištěna přítomností v cytoplazmě speciální organely myofibril, jejichž zkrácení nebo prodloužení přispívá ke kontrakci a relaxaci buňky. Schopnost kontrahovat je nejvíce rozvinutá ve svalových buňkách.

Podrážděnost je vyjádřena ve schopnosti buněk reagovat na podráždění změnou metabolismu a energie.

Cytoskelet

Jeden z charakteristické rysy Eukaryotická buňka je přítomnost kosterních útvarů ve formě mikrotubulů a svazků proteinových vláken v její cytoplazmě. Cytoskeletální elementy, úzce spojené s vnější cytoplazmatickou membránou a jaderným obalem, tvoří v cytoplazmě komplexní vazby.

Cytoskelet je tvořen mikrotubuly, mikrofilamenty a mikrotrabekulárním systémem. Cytoskelet určuje tvar buňky, podílí se na buněčných pohybech, dělení a pohybu buňky samotné a na intracelulárním transportu organel.

Mikrotubuly se nacházejí ve všech eukaryotických buňkách a jsou to duté, nerozvětvené válce, jejichž průměr nepřesahuje 30 nm a tloušťka stěny je 5 nm. Mohou dosahovat délky několika mikrometrů. Snadno se rozloží a znovu složí. Stěna mikrotubulu se skládá hlavně ze šroubovicových podjednotek proteinu tubulinu (obr. 2.09)

Funkce mikrotubulů:

1) vykonávat podpůrnou funkci;

2) tvoří vřeteno; zajistit divergenci chromozomů k pólům buňky; zodpovědný za pohyb buněčných organel;

3) účastní se intracelulárního transportu, sekrece a tvorby buněčné stěny;

4) jsou konstrukční součástřasinky, bičíky, bazální tělíska a centrioly.

Mikrovlákna jsou představovány filamenty o průměru 6 nm, sestávající z aktinového proteinu, blízkého svalovému aktinu. Aktin tvoří 10-15% celkový počet buněčný protein. Ve většině živočišných buněk se těsně pod plazmatickou membránou tvoří hustá síť aktinových vláken a souvisejících proteinů.

Kromě aktinu se v buňce nacházejí také myosinová vlákna. Jejich počet je však mnohem menší. Interakce mezi aktinem a myosinem způsobuje svalovou kontrakci. Mikrofilamenta jsou spojena s pohybem celé buňky nebo jejích jednotlivých struktur v ní. Někde pohyb zajišťují pouze aktinová filamenta, jinde aktin společně s myozinem.

Funkce mikrofilamentů

1) mechanická pevnost

2) umožňuje buňce měnit svůj tvar a pohybovat se.

Rýže. 2.09. Cytoskelet

Organely (nebo organely)

Dělí se na bezmembránové, jednomembránové a dvoumembránové.

NA nemembránové organely Eukaryotické buňky zahrnují organely, které nemají vlastní uzavřenou membránu, a to: ribozomy a organely postavené na bázi tubulinových mikrotubulů - buněčný střed (centrioly) A organely pohybu (bičíky a řasinky). V buňkách většiny jednobuněčných organismů a velké většiny vyšších (suchozemských) rostlin centrioly chybí.

NA jednomembránové organely vztahovat se: endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozomy, peroxisomy, sférozomy, vakuoly a některé další. Všechny jednomembránové organely jsou vzájemně propojeny jednotný systém buňky. Rostlinné buňky mají speciální lysozomy, živočišné mají speciální vakuoly: trávicí, vylučovací, kontraktilní, fagocytární, autofagocytární atd.

NA dvoumembránové organely vztahovat mitochondrie a plastidy.

Nemembránové organely

A) Ribozomy- organely nacházející se v buňkách všech organismů. Jedná se o malé organely, představované kulovitými částicemi o průměru asi 20 nm. Ribozomy se skládají ze dvou podjednotek nestejné velikosti – velké a malé. Ribozomy obsahují proteiny a ribozomální RNA (rRNA). Existují dva hlavní typy ribozomů: eukaryotické (80S) a prokaryotické (70S).

V závislosti na umístění v buňce jsou v cytoplazmě umístěny volné ribozomy, které syntetizují proteiny a připojené ribozomy - ribozomy spojené velkými podjednotkami s vnější povrch ER membrány, které syntetizují proteiny, které vstupují do Golgiho komplexu a jsou pak vylučovány buňkou. Při biosyntéze bílkovin se ribozomy mohou spojovat do komplexů – polyribozomů (polysomů).

Eukaryotické ribozomy se tvoří v jadérku. Nejprve je rRNA syntetizována na nukleolární DNA, která je následně pokryta ribozomálními proteiny přicházejícími z cytoplazmy a štěpena na požadované velikosti a tvoří ribozomální podjednotky. V jádře nejsou žádné plně vytvořené ribozomy. Ke spojení podjednotek do celého ribozomu dochází v cytoplazmě, obvykle během biosyntézy proteinů.

Ribozomy se nacházejí v buňkách všech organismů. Každá se skládá ze dvou částic, malé a velké. Ribozomy obsahují proteiny a RNA.

Funkce

proteosyntéza.

Syntetizované proteiny se nejprve hromadí v kanálech a dutinách endoplazmatického retikula a poté transportovány do organel a buněčných míst. EPS a ribozomy umístěné na jeho membránách představují jediný aparát pro biosyntézu a transport proteinů (obr. 2.10-2.11).

Rýže. 2.10. Struktura ribozomu

Rýže. 2.11. Struktura ribozomů

B) Buněčné centrum (centrioly)

Centriol je válec (0,3 µm dlouhý a 0,1 µm v průměru), jehož stěna je tvořena devíti skupinami tří srostlých mikrotubulů (9 tripletů), propojených v určitých intervalech příčnými vazbami. Často jsou centrioly spojeny do párů, kde jsou umístěny v pravém úhlu k sobě navzájem. Pokud centriol leží na bázi řasinek nebo bičíku, pak se nazývá bazální tělo.

Téměř všechny živočišné buňky mají pár centrioly, které jsou středním prvkem buněčné centrum.

Před rozdělením se centrioly rozcházejí k opačným pólům a poblíž každého z nich se objeví dceřiná centriola. Z centriol umístěných na různých pólech buňky se tvoří mikrotubuly, které rostou směrem k sobě.

Funkce

1) tvoří mitotické vřeténo, podporující rovnoměrné rozložení genetický materiál mezi dceřinými buňkami,

2) jsou centrem organizace cytoskeletu. Některá vlákna vřetena jsou připojena k chromozomům.

Centrioly jsou samoreprodukující se organely cytoplazmy. Vznikají jako důsledek duplikace stávajících. K tomu dochází, když se centrioly oddělují. Nezralý centriol obsahuje 9 jednotlivých mikrotubulů; Zdá se, že každý mikrotubul je šablonou pro sestavení tripletů charakteristických pro zralý centriol (obr. 2.12).

Cetrioly se nacházejí v buňkách nižších rostlin (řas).

Rýže. 2.12. Centrioly buněčného centra

Jednomembránové organely

D) Endoplazmatické retikulum (ER)

Všechno vnitřní zóna Cytoplazma je vyplněna četnými malými kanálky a dutinami, jejichž stěny jsou membrány podobné struktuře plazmatické membráně. Tyto kanály se rozvětvují, vzájemně se spojují a tvoří síť nazývanou endoplazmatické retikulum. Endoplazmatické retikulum je ve své struktuře heterogenní. Jsou známy dva jeho typy - zrnitý A hladký.

Na membránách kanálů a dutin zrnité sítě je mnoho malých kulatých těles - ribozomy, které dodávají membránám drsný vzhled. Membrány hladkého endoplazmatického retikula nenesou na svém povrchu ribozomy. EPS plní mnoho různých funkcí.

Funkce

Hlavní funkcí granulárního endoplazmatického retikula je účast na syntéze proteinů, ke které dochází v ribozomech. K syntéze lipidů a sacharidů dochází na membránách hladkého endoplazmatického retikula. Všechny tyto produkty syntézy se hromadí v kanálech a dutinách a jsou pak transportovány do různých organel buňky, kde jsou spotřebovány nebo se hromadí v cytoplazmě jako buněčné inkluze. EPS spojuje hlavní organely buňky mezi sebou (obr. 2.13).

Rýže. 2.13. Struktura endoplazmatického retikula (ER) nebo retikula

D) Golgiho aparát

Struktura této organely je podobná v buňkách rostlinných a živočišných organismů, navzdory rozmanitosti jejího tvaru. Plní mnoho důležitých funkcí.

Jednomembránová organela. Jsou to stohy zploštělých „cisteren“ s rozšířenými okraji, s nimiž je spojen systém malých jednomembránových váčků (Golgiho váčků). Golgiho vezikuly se soustřeďují hlavně na straně sousedící s ER a podél periferie stohů. Předpokládá se, že přenášejí proteiny a lipidy do Golgiho aparátu, jehož molekuly při pohybu z nádrže do nádrže podléhají chemické modifikaci.

Všechny tyto látky se nejprve hromadí, stávají se chemicky komplexními a poté se ve formě velkých a malých bublinek dostávají do cytoplazmy a jsou buď využity v buňce samotné během jejího života, nebo jsou z ní odstraněny a použity v těle (obr. 2.14-2.15).

Rýže. 2.14. Stavba Golgiho aparátu

Funkce:

Modifikace a akumulace proteinů, lipidů, sacharidů;

Balení do membránových vezikul (vezikuly) přijatého organická hmota;

Místo tvorby lysozomů;

Sekreční funkce Proto je Golgiho aparát dobře vyvinutý v sekrečních buňkách.

Rýže. 2.15. golgiho komplex

E) Lysozomy

Jsou to malá kulatá těla. Uvnitř lysozomu jsou enzymy, které štěpí bílkoviny, tuky, sacharidy a nukleové kyseliny. Lysozomy se přiblíží k částici potravy, která vstoupila do cytoplazmy, splynou s ní a vznikne jedna trávicí vakuola, uvnitř které se nachází částice potravy obklopená lysozomovými enzymy.

Lysozomové enzymy jsou syntetizovány na hrubém ER a přesouvají se do Golgiho aparátu, kde jsou modifikovány a baleny do membránových váčků lysozomů. Lysozom jich může obsahovat 20 až 60 různé typy hydrolytické enzymy. Rozklad látek pomocí enzymů je tzv lýze.

Existují primární a sekundární lysozomy. Lysozomy, které vznikají z Golgiho aparátu, se nazývají primární.

Sekundární se nazývají lysozomy vzniklé jako výsledek fúze primárních lysozomů s endocytárními vakuolami. V tomto případě tráví látky, které se do buňky dostávají fagocytózou nebo pinocytózou, lze je tedy nazývat trávicí vakuoly.

Funkce lysozomů:

1) trávení látek nebo částic zachycených buňkou během endocytózy (bakterie, jiné buňky),

2) autofagie - destrukce struktur nepotřebných pro buňku, například při výměně starých organel za nové nebo při trávení bílkovin a dalších látek produkovaných uvnitř buňky samotné,

3) autolýza - samonatrávení buňky, vedoucí k její smrti (někdy tento proces není patologický, ale doprovází vývoj organismu nebo diferenciaci některých specializovaných buněk) (obr. 2.16-2.17).

Příklad: Když se pulec promění v žábu, lysozomy umístěné v buňkách ocasu jej stráví: ocas zmizí a látky vzniklé během tohoto procesu jsou absorbovány a využívány jinými buňkami těla.

Rýže. 2.16. Tvorba lysozomů

Rýže. 2.17. Fungování lysozomů

G) Peroxisomy

Organely strukturou podobné lysozomům, vezikuly o průměru do 1,5 mikronu s homogenní matricí obsahující asi 50 enzymů.

Kataláza způsobuje rozklad peroxidu vodíku 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 a zabraňuje peroxidaci lipidů

Peroxisomy vznikají pučením z dříve existujících, tzn. patří k samoreprodukujícím se organelám, přestože neobsahují DNA. Rostou příjmem enzymů, peroxisomální enzymy se tvoří na drsném ER a v hyaloplazmě (obr. 2.18).

Rýže. 2.18. Peroxisom (krystalický nukleoid uprostřed)

H) Vakuoly

Jednomembránové organely. Vakuoly jsou naplněné "nádoby". vodní roztoky organické a anorganické látky. Na tvorbě vakuol se podílí ER a Golgiho aparát.

Mladá rostlinné buňky obsahují mnoho malých vakuol, které se pak, jak buňky rostou a diferencují, vzájemně spojují a tvoří jednu velkou centrální vakuolu.

Centrální vakuola může zabírat až 95 % objemu zralá buňka jádro a organely jsou tlačeny směrem k buněčné membráně. Membrána, která ohraničuje rostlinnou vakuolu, se nazývá tonoplast.

Kapalina, která vyplňuje rostlinnou vakuolu, se nazývá buněčná míza. Složení buněčné mízy zahrnuje ve vodě rozpustné organické a anorganické soli, monosacharidy, disacharidy, aminokyseliny, konečné nebo toxické produkty metabolismu (glykosidy, alkaloidy) a některé pigmenty (anthokyany).

Z organických látek se nejčastěji skladují cukry a bílkoviny. Cukry jsou často ve formě roztoků, proteiny vstupují ve formě ER vezikul a Golgiho aparátu, načež jsou vakuoly dehydratovány a mění se na aleuronová zrna.

Živočišné buňky obsahují malé trávicí a autofagické vakuoly, které patří do skupiny sekundárních lysozomů a obsahují hydrolytické enzymy. Jednobuněční živočichové mají také kontraktilní vakuoly, které plní funkci osmoregulace a vylučování.

Funkce

V rostlinách

1) hromadění tekutin a udržování turgoru,

2) akumulace rezervních živin a minerálních solí,

3) barvení květů a plodů a tím přilákání opylovačů a distributorů plodů a semen.

U zvířat:

4) trávicí vakuoly – ničí organické makromolekuly;

5) kontraktilní vakuoly regulují osmotický tlak buňky a odstraňují z buňky nepotřebné látky

6) při fagocytóze se tvoří fagocytární vakuoly imunitní buňky antigeny

7) autofagocytární vakuoly vznikají při fagocytóze vlastních tkání imunitními buňkami

Dvoumembránové organely (mitochondrie a plastidy)

Tyto organely jsou semi-autonomní, protože mají vlastní DNA a vlastní aparát syntetizující proteiny. Mitochondrie se nacházejí téměř ve všech eukaryotických buňkách. Plastidy se nacházejí pouze v rostlinných buňkách.

I) Mitochondrie

Jsou to organely, které dodávají energii metabolickým procesům v buňce. V hyaloplazmě jsou mitochondrie obvykle distribuovány difúzně, ale ve specializovaných buňkách jsou soustředěny v těch oblastech, kde je největší potřeba energie. Například v svalové buňky velké množství mitochondrií se koncentruje podél kontraktilních fibril, podél bičíku spermií, v epitelu ledvinových tubulů, v oblasti synapsí atd. Toto uspořádání mitochondrií zajišťuje menší ztráty ATP při jeho difúzi.

Vnější membrána odděluje mitochondrii od cytoplazmy, je uzavřená sama do sebe a netvoří invaginace. Vnitřní membrána omezuje vnitřní obsah mitochondrií – matrix. Vlastnosti- tvorba četných invaginací - krist, díky čemuž se zvětšuje plocha vnitřních membrán. Počet a stupeň rozvoje krist závisí na funkční aktivitě tkáně. Mitochondrie mají svůj vlastní genetický materiál (obr. 2.19).

Mitochondriální DNA je uzavřená kruhová dvouvláknová molekula, v lidských buňkách má velikost 16 569 nukleotidových párů, což je přibližně 105krát méně než DNA lokalizovaná v jádře. Mitochondrie mají svůj vlastní systém syntetizující proteiny, ale počet proteinů překládaných z mitochondriální mRNA je omezený. Mitochondriální DNA nemůže kódovat všechny mitochondriální proteiny. Většina mitochondriálních proteinů je pod genetickou kontrolou jádra.

Rýže. 2.19. Struktura mitochondrií

Funkce mitochondrií

1) Tvorba ATP

2) syntéza bílkovin

3) účast na specifických syntézách, například syntéza steroidních hormonů (nadledvinky)

4) vyčerpané mitochondrie mohou také akumulovat produkty vylučování, škodlivé látky, tj. schopné převzít funkce jiných buněčných organel

K) Plastidy

Plastidy-organely charakteristické pouze pro rostliny.

Existují tři typy plastidů:

1) chloroplasty(zelené plastidy);

2) chromoplasty(plastidy žluté, oranžové nebo červené)

3) leukoplasty(bezbarvé plastidy).

Typicky se v buňce nachází pouze jeden typ plastidu.

Chloroplasty

Tyto organely se nacházejí v buňkách listů a dalších zelených orgánech rostlin, stejně jako v různých řasách. U vyšších rostlin obsahuje jedna buňka obvykle několik desítek chloroplastů. Zelená barva chloroplastů závisí na obsahu chlorofylového pigmentu v nich.

Chloroplast je hlavní organela rostlinných buněk, ve které probíhá fotosyntéza, tj. tvorba organických látek (sacharidů) z anorganických látek (CO 2 a H 2 O) s využitím energie. sluneční světlo. Chloroplasty mají podobnou strukturu jako mitochondrie.

Chloroplasty mají složitou strukturu. Od hyaloplazmy jsou odděleny dvěma membránami – vnější a vnitřní. Vnitřní obsah se nazývá stroma. Vnitřní membrána tvoří uvnitř chloroplastu složitý, přísně uspořádaný systém membrán ve formě plochých bublin tzv tylakoidy.

Thylakoidy se shromažďují v hromadách - zrna, připomínající sloupce mincí . Grana jsou propojena stromálními tylakoidy, které jimi procházejí podél plastidu. (obr. 2.20-2.22). Chlorofyl a chloroplasty se tvoří pouze na světle.

Rýže. 2.20. Chloroplasty pod světelným mikroskopem

Rýže. 2.21. Struktura chloroplastu pod elektronový mikroskop

Rýže. 2.22. Schématická struktura chloroplastů

Funkce

1) fotosyntéza(vznik organických látek z anorganických látek vlivem světelné energie). Ústřední role v tomto procesu patří k chlorofylu. Pohlcuje světelnou energii a směruje ji k provádění fotosyntézních reakcí. V chloroplastech, stejně jako v mitochondriích, dochází k syntéze ATP.

2) podílet se na syntéze aminokyselin a mastné kyseliny,

3) slouží jako sklad pro dočasné zásoby škrobu.

Leukoplasty- malé bezbarvé plastidy, které se nacházejí v buňkách orgánů skrytých před slunečním zářením (kořeny, oddenky, hlízy, semena). Jejich struktura je podobná stavbě chloroplastů (obr. 2.23).

Leukoplasty však mají na rozdíl od chloroplastů špatně vyvinutý vnitřní membránový systém, protože podílejí se na syntéze a akumulaci rezervních živin – škrobu, bílkovin a lipidů. Na světle se leukoplasty mohou změnit na chloroplasty.

Rýže. 2.23. Struktura leukoplastů

Chromoplasty- plastidy oranžové, červené a žlutá barva, kterou způsobují pigmenty patřící do skupiny karotenoidů. Chromoplasty se nacházejí v buňkách okvětních lístků mnoha rostlin, zralých plodů, zřídka kořenové zeleniny a také v podzimním listí. Vnitřní membránový systém v chromoplastech obvykle chybí (obr. 24).

Rýže. 2.24. Chromoplastová struktura

Význam chromoplastů není dosud zcela objasněn. Většina z nich jsou stárnoucí plastidy. Zpravidla se vyvíjejí z chloroplastů, zatímco chlorofyl a vnitřní membránová struktura jsou v plastidech zničeny a hromadí se karotenoidy. K tomu dochází, když plody dozrávají a listy na podzim žloutnou. Biologický význam chromoplasty spočívá v tom, že způsobují jasnou barvu květů a plodů, která přitahuje hmyz ke křížovému opylení a další živočichy k distribuci plodů. Leukoplasty se také mohou transformovat na chromoplasty.

Funkce plastidů

Syntéza organických látek z jednoduchých látek v chlorofylu anorganické sloučeniny: oxid uhličitý a voda za přítomnosti kvant slunečního záření – fotosyntéza, Syntéza ATP během světelné fáze fotosyntézy

Syntéza proteinů na ribozomech (mezi vnitřními membránami chloroplastu jsou DNA, RNA a ribozomy, proto v chloroplastech i v mitochondriích dochází k syntéze proteinu nezbytného pro činnost těchto organel).

Přítomnost chromoplastů vysvětluje žlutou, oranžovou a červenou barvu korunních květů, plodů a podzimních listů.

Leukoplasty obsahují zásobní látky (ve stoncích, kořenech, hlízách).

Chloroplasty, chromoplasty a leukoplasty jsou schopné buněčné výměny. Když tedy na podzim dozrává ovoce nebo listy mění barvu, chloroplasty se promění v chromoplasty a leukoplasty se mohou změnit v chloroplasty, například když hlízy brambor zezelenají.

V evolučním smyslu je primárním, původním typem plastidů chloroplast, ze kterého pocházejí plastidy ostatních dvou typů. Plastidy sdílejí mnoho rysů s mitochondriemi, které je odlišují od ostatních složek cytoplazmy. Jedná se především o obal dvou membrán a relativní genetickou autonomii díky přítomnosti vlastních ribozomů a DNA. Tato jedinečnost organel byla základem pro myšlenku, že předchůdci plastidů a mitochondrií byly bakterie, které se v procesu evoluce zabudovaly do eukaryotické buňky a postupně se proměnily v chloroplasty a mitochondrie. (obr. 2.25).